近接露光装置及び近接露光方法
【課題】比較的簡単な構成で、マスクの撓みを補正しつつマスクを保持することができ、高精度で露光転写することができる近接露光装置及び近接露光方法を提供する。
【解決手段】マスクステージ１は、マスクＭを下面に真空吸着して保持するマスクホルダ２６と、マスクホルダ２６の上面側に保持されるカバーガラス３２と、マスクホルダ２６、マスクＭ、及びカバーガラス３２によって画成される空間３３内の空気を吸引して該空間３３内を減圧させる吸引機構４０と、減圧された空間３３内に外部から空気を供給する少なくとも１つの空気導入溝３５と、を備える。そして、マスクＭをマスクホルダ２６の下面に真空吸着してマスクＭを保持し、また、吸引機構４０によって空間３３内の圧力を吸引するとともに、空気導入溝３５を介して外部の空気を空間３３に供給することで、空間３３内の圧力を所定の圧力に調整する。
【解決手段】マスクステージ１は、マスクＭを下面に真空吸着して保持するマスクホルダ２６と、マスクホルダ２６の上面側に保持されるカバーガラス３２と、マスクホルダ２６、マスクＭ、及びカバーガラス３２によって画成される空間３３内の空気を吸引して該空間３３内を減圧させる吸引機構４０と、減圧された空間３３内に外部から空気を供給する少なくとも１つの空気導入溝３５と、を備える。そして、マスクＭをマスクホルダ２６の下面に真空吸着してマスクＭを保持し、また、吸引機構４０によって空間３３内の圧力を吸引するとともに、空気導入溝３５を介して外部の空気を空間３３に供給することで、空間３３内の圧力を所定の圧力に調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接露光装置及び近接露光方法に関し、より詳細には、例えば液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイ等の基板上にマスクのパターンを露光転写するのに好適な近接露光装置及び近接露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近接露光は、表面に感光剤を塗布した透光性の基板（被露光材）を露光装置のワークステージ上に保持すると共に、該基板をマスクステージのマスクホルダに保持されたマスクに接近させて両者のギャップを、例えば数１０μｍ〜数１００μｍにし、マスクの基板と反対側から照射装置によって露光用の光をマスクに向けて照射することによりマスクに描かれたパターンを基板上に露光転写するようにしたものである。
【０００３】
ところで、近接露光には、マスクを基板と同じ大きさにして一括で露光する方式があるが、このような方式では、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合にマスクが大型化し、マスクの撓みによるパターン精度への影響やコスト面等で問題が生じる。このような事情から、従来においては、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合には、基板より小さいマスクを用い、ワークステージをマスクに対してステップ移動させてステップ毎にマスクを基板に近接配置した状態でパターン露光光を照射し、これにより、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写する、所謂ステップ式の近接露光方式が用いられる場合がある。
【０００４】
マスクの撓みは露光精度に与える影響が大きく、特に、大型マスクにおいては、マスクの撓みが大きくなる傾向があり、極力、撓みを小さくすることが望ましい。従来、マスクの撓みを補正するマスク保持装置としては、マスクホルダに形成したマスク吸着路を介してマスクを吸着保持すると共に、マスクとマスクホルダと上蓋で構成された空間にエアー吸引路、及びエアー導入路を接続して、該空間内の圧力をマスクの自重と釣り合う圧力に調整してマスクを重力方向と反対方向へ撓ませてマスクの自重撓みをキャンセルするようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、マスクと透明板と枠状体に囲まれた空間に、排気装置に接続された排気管、及び空気導入装置に接続された導入管を接続して該空間内の空気を排出し、また空気を導入して、マスクの撓みを補正するようにした露光装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。また、マスクを真空吸着する真空吸着枠の枠内に透明板ガラスを固定配置し、透明板ガラスとマスクとの間の空気を真空吸引することにより、真空吸着枠及び透明板ガラスによってマスクを真空吸着し、マスクの保持力を向上させてマスクのずれを防止したものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７７９００号公報
【特許文献２】特開平８−８２９１９号公報
【特許文献３】特開２００６−９３６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１によると、エアー導入路から供給されるエアーは、マスクホルダとマスクの接合面を介してエアー吸引路、及びマスク吸着路へ供給されるため、接合面からは僅かなエアーしか供給されない。そのため、すぐに、上蓋とマスクがマスクホルダ内部側へ撓み、マスク及び上蓋が折損する可能性がある。また、特許文献２は、排気装置に接続された排気管、及び空気導入装置に接続された導入管を空間に接続して空気を排出し、また導入して空間内の圧力を制御するため、真空発生装置周辺に多くの制御装置が必要となる。また、ゴムパットを用いてマスクを枠状体に取り付けているため、コスト高になる虞がある。特許文献３によると、外部から空気を導入する機構がなく、空間内が過剰に負圧となってマスク及び透明板ガラスが損傷する虞がある。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、マスクの撓みを補正しつつマスクを保持することができ、高精度で露光転写することができる近接露光装置及び近接露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。（１） 被露光材としての基板を保持する基板ステージと、 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスクステージと、 前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、を備え、前記マスクと前記基板とを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光装置であって、 前記マスクステージは、 前記マスクを下面に真空吸着して保持するマスクホルダと、 前記マスクホルダの上面側に保持されるカバーガラスと、 少なくとも前記マスクホルダ、前記マスク、及び前記カバーガラスによって画成される空間内の空気を吸引して該空間内を減圧させる吸引機構と、 減圧された前記空間内に外部から空気を供給する少なくとも１つの空気導入路と、を備えることを特徴とする近接露光装置。（２） 前記空気導入路は、前記カバーガラスと前記マスクホルダとの接合部に配置される空気導入溝であることを特徴とする上記（１）に記載の近接露光装置。（３） 前記マスクステージは、前記マスクホルダを下面に真空吸着して保持し、マスク駆動部によって駆動されるマスクフレームをさらに備えることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の近接露光装置。（４） 前記マスクホルダは、上面に突起部または凹部を備え、 前記マスクフレームは、下面に凹部または突起部を備え、 前記マスクホルダの前記突起部または凹部が、前記マスクフレームの前記凹部または突起部と係合して、前記マスクホルダが前記マスクフレームの下面に保持されることを特徴とする上記（３）に記載の近接露光装置。（５） 前記マスクフレームは、前記マスクホルダを支持して前記マスクホルダの前記マスクフレームからの落下を防止するマスクホルダバックアップ機構をさらに備えることを特徴とする上記（３）又は（４）に記載の近接露光装置。(６）前記マスクホルダは、前記マスクホルダの所定の位置に前記カバーガラスを保持する保持機構を備えることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の近接露光装置。(７）前記マスクホルダは、その面密度をマスクＭの面密度より高くなるように選択することを特徴とする（６）に記載の近接露光装置。（８） 前記マスクステージは、前記マスクホルダが下面に取り付けられると共に、前記カバーガラスを下面に真空吸着して保持するマスクフレームを備え、 前記空間は、前記マスクフレーム、前記マスクホルダ、前記マスク、及び前記カバーガラスによって画成され、 前記空気導入路は、前記マスクフレームと前記マスクホルダとの接合部に配置される空気導入溝であることを特徴とする上記（１）に記載の近接露光装置。（９）前記空気導入路は、マスクホルダの中央部に備えられていることを特徴とする（８）に記載の近接露光装置。（１０） 上記（１）〜（９）のいずれかの近接露光装置を用いて、前記マスクと前記基板とを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光方法であって、 前記マスクを前記マスクホルダの下面に真空吸着して前記マスクを保持する工程と、 前記吸引機構によって前記空間内の圧力を吸引するとともに、前記空気導入路を介して前記外部の空気を前記空間に供給することで、前記空間内の圧力を所定の圧力に調整する工程と、を有することを特徴とする近接露光方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の近接露光装置及び近接露光方法によれば、マスクステージは、マスクを下面に真空吸着して保持するマスクホルダと、マスクホルダの上面側に保持されるカバーガラスと、少なくともマスクホルダ、マスク、及びカバーガラスによって画成される空間内の空気を吸引して該空間内を減圧させる吸引機構と、減圧された空間内に外部から空気を供給する少なくとも１つの空気導入路と、を備える。そして、マスクをマスクホルダの下面に真空吸着してマスクを保持し、また、吸引機構によって空間内の圧力を吸引するとともに、空気導入路を介して外部の空気を空間に供給することで、空間内の圧力を所定の圧力に調整する。これにより、マスクステージは、比較的簡単な構成で、マスクの撓みを補正しつつマスクを保持することができ、基板上にマスクのパターンを高精度で露光転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る第１実施形態の近接露光装置を説明するための部分破断正面図である。
【図２】図１に示すマスクステージの概略構成を示す断面図である。
【図３】マスクフレームが短いスパンでマスクホルダを保持するマスクステージの断面図である。
【図４】図２に示すマスクステージを分解して示す断面図である。
【図５】第１実施形態の近接露光装置の第１変形例であり、マスクフレームの凹部にマスクホルダの突起部が係合する状態を示すマスクステージの要部断面図である。
【図６】第１実施形態の近接露光装置の第２変形例であり、マスクホルダバックアップ機構の機構説明図である。
【図７】（ａ）は第１実施形態の第３変形例のマスクステージの要部拡大断面図、（ｂ）は第４変形例のマスクステージの要部拡大断面図である。
【図８】（ａ）は本発明に係る第２実施形態のマスクステージの概略構成を示す断面図、（ｂ）はマスクフレームとマスクホルダとの接合部に形成された空気導入溝を示す断面図である。
【図９】第２実施形態の変形例のマスクステージの概略構成を示す図８（ａ）相当の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る近接露光装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。（第１実施形態） 図１は本発明の第１実施形態である近接露光装置の部分破断正面図である。図１に示すように、近接露光装置ＰＥは、被露光材としての基板Ｗより小さいマスクＭを用い、マスクＭをマスクステージ１で保持すると共に、基板Ｗをワークステージ２で保持し、マスクＭと基板Ｗとを近接させて所定の露光ギャップで対向配置した状態で、照射手段３からパターン露光用の光をマスクＭに向けて照射することにより、マスクＭのパターンを基板Ｗ上に露光転写する。また、ワークステージ２をマスクＭに対してＸ軸方向とＹ軸方向の二軸方向にステップ移動させて、ステップ毎に露光転写が行われる。
【００１２】
ワークステージ２をＸ軸方向にステップ移動させるため、装置ベース４上には、第１ステージであるＸ軸送り台５ａをＸ軸方向にステップ移動させるＸ軸ステージ送り機構５が設置されている。Ｘ軸ステージ送り機構５のＸ軸送り台５ａ上には、ワークステージ２をＹ軸方向にステップ移動させるため、第２ステージであるＹ軸送り台６ａをＹ軸方向にステップ移動させるＹ軸ステージ送り機構６が設置されている。Ｙ軸ステージ送り機構６のＹ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２が設置されている。ワークステージ２の上面には、基板Ｗがワークチャック等で真空吸引された状態で保持される。また、ワークステージ２の側部には、マスクＭの下面高さを測定するための基板側変位センサ１５が配設されている。従って、基板側変位センサ１５は、ワークステージ２と共にＸ、Ｙ軸方向に移動可能である。
【００１３】
装置ベース４上には、複数（図に示す実施形態では４本）のＸ軸リニアガイドのガイドレール５１がＸ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５１には、Ｘ軸送り台５ａの下面に固定されたスライダ５２が跨架されている。これにより、Ｘ軸送り台５ａは、Ｘ軸ステージ送り機構５の第１リニアモータ２０で駆動され、ガイドレール５１に沿ってＸ軸方向に往復移動可能である。また、Ｘ軸送り台５ａ上には、複数のＹ軸リニアガイドのガイドレール５３がＹ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５３には、Ｙ軸送り台６ａの下面に固定されたスライダ５４が跨架されている。これにより、Ｙ軸送り台６ａは、Ｙ軸ステージ送り機構６の第２リニアモータ２１で駆動され、ガイドレール５３に沿ってＹ軸方向に往復移動可能である。
【００１４】
Ｙ軸ステージ送り機構６とワークステージ２の間には、ワークステージ２を上下方向に移動させるため、比較的位置決め分解能は粗いが移動ストローク及び移動速度が大きな上下粗動装置７と、上下粗動装置７と比べて高分解能での位置決めが可能でワークステージ２を上下に微動させてマスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを所定量に微調整する上下微動装置８が設置されている。
【００１５】
上下粗動装置７は後述の微動ステージ６ｂに設けられた適宜の駆動機構によりワークステージ２を微動ステージ６ｂに対して上下動させる。ワークステージ２の底面の４箇所に固定されたステージ粗動軸１４は、微動ステージ６ｂに固定された直動ベアリング１４ａに係合し、微動ステージ６ｂに対し上下方向に案内される。なお、上下粗動装置７は、分解能が低くても、繰り返し位置決め精度が高いことが望ましい。
【００１６】
上下微動装置８は、Ｙ軸送り台６ａに固定された固定台９と、固定台９にその内端側を斜め下方に傾斜させた状態で取り付けられたリニアガイドの案内レール１０とを備えており、該案内レール１０に跨架されたスライダ１１を介して案内レール１０に沿って往復移動するスライド体１２にボールねじのナット（図示せず）が連結されると共に、スライド体１２の上端面は微動ステージ６ｂに固定されたフランジ１２ａに対して水平方向に摺動自在に接している。
【００１７】
そして、固定台９に取り付けられたモータ１７によってボールねじのねじ軸を回転駆動させると、ナット、スライダ１１及びスライド体１２が一体となって案内レール１０に沿って斜め方向に移動し、これにより、フランジ１２ａが上下微動する。 なお、上下微動装置８は、モータ１７とボールねじによってスライド体１２を駆動する代わりに、リニアモータによってスライド体１２を駆動するようにしてもよい。
【００１８】
この上下微動装置８は、Ｚ軸送り台６ａのＹ軸方向の一端側（図１の左端側）に１台、他端側に２台、合計３台設置されてそれぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置８は、後述するマスク側変位センサ２７を構成するギャップセンサによる複数箇所でのマスクＭと基板Ｗとのギャップ量の計測結果に基づき、３箇所のフランジ１２ａの高さを独立に微調整してワークステージ２の高さ及び傾きを微調整する。 なお、上下微動装置８によってワークステージ２の高さを十分に調整できる場合には、上下粗動装置７を省略してもよい。
【００１９】
また、Ｙ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２のＹ方向の位置を検出するＹ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９と、ワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸レーザ干渉計に対向するバーミラー（共に図示せず）とが設置されている。Ｙ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９は、Ｙ軸送り台６ａの一側でＸ軸方向に沿って配置されており、Ｘ軸レーザ干渉計に対向するバーミラーは、Ｙ軸送り台６ａの一端側でＹ軸方向に沿って配置されている。
【００２０】
Ｙ軸レーザ干渉計１８及びＸ軸レーザ干渉計は、それぞれ常に対応するバーミラーに対向するように配置されて装置ベース４に支持されている。なお、Ｙ軸レーザ干渉計１８は、Ｘ軸方向に離間して２台設置されている。２台のＹ軸レーザ干渉計１８により、バーミラー１９を介してＹ軸送り台６ａ、ひいてはワークステージ２のＹ軸方向の位置及びヨーイング誤差を検出する。また、Ｘ軸レーザ干渉計により、対向するバーミラーを介してＸ軸送り台５ａ、ひいてはワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出する。
【００２１】
図２も参照して、マスクステージ１は、略長方形状の枠体からなるマスク基枠２４と、該マスク基枠２４の中央部開口にギャップを介して挿入されてＸ，Ｙ，θ方向（Ｘ，Ｙ平面内）に移動可能に支持されたマスクフレーム２５とを備えており、マスク基枠２４は装置ベース４から突設された支柱４ａによってワークステージ２の上方の定位置に保持されている。
【００２２】
マスクフレーム２５の中央部開口の下面には、枠状のマスクホルダ２６が設けられている。即ち、マスクフレーム２５の下面には、図示しない真空式吸着装置に接続される複数のマスクホルダ吸着溝３０が設けられており、マスクホルダ２６が複数のマスクホルダ吸着溝３０を介してマスクフレーム２５に吸着保持される。
【００２３】
マスクホルダ２６の下面には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数のマスク吸着溝３１が開設されており、マスクＭは、マスク吸着溝３１を介して図示しない真空式吸着装置によりマスクホルダ２６の下面に着脱自在に保持される。また、マスクホルダ２６の上面には、マスクホルダ２６の開口を覆うようにカバーガラス３２が載置される。これにより、マスクホルダ２６、マスクＭ、及びカバーガラス３２によって空間３３が画成される。
【００２４】
マスクホルダ２６には、空間３３に連通する吸引路３４が形成されており、該吸引路３４が吸引機構４０に接続されている。更に、マスクホルダ２６の上面には、載置されたカバーガラス３２と接触する接合部の一部に、空間３３と外部とを連通する少なくとも一つ（本実施形態では、複数）の空気導入溝（空気導入路）３５が形成されている。従って、空間３３は、空気導入溝３５の部分を除いて、外部から閉塞された状態となっている。 なお、図２では、マスク吸着溝３１、吸引路３４、空気導入溝３５を同一断面に示しているが、これに限らず、吸引路３４、空気導入溝３５は、上面視で所望の位置に形成することができる。例えば、吸引路３４は、空間３３をマスクホルダ２６の外部と連通する構成であれば、任意の位置に形成されればよい。また、空気導入溝３５の寸法、即ち、空気導入溝３５とカバーガラス３２とによって形成される断面寸法は、吸引機構４０によって十分に圧力調整可能な大きさに設定されている。
【００２５】
吸引機構４０は、接続パイプ４１を介して空間３３に接続されて空間３３内の空気を吸引するブロア４２及び負圧補助タンク４３を備える。接続パイプ４１の途中には、流量計４４、流量調整機構４５、及び圧力調整機構４６が設けられており、これらを用いて空間３３の圧力を所定の圧力に調整する。
【００２６】
具体的には、流量調整機構４５や圧力調整機構４６を調整して、ブロア４２や負圧補助タンク４３によって空間３３内の空気を吸引して該空間３３内の圧力を減圧することにより、自重によって下方に撓もうとするマスクＭの撓みが補正される。また、空間３３内の減圧に伴って外部の空気が空気導入溝３５を介して空間３３内に流入するので、空間３３内の圧力は、ブロア４２や負圧補助タンク４３による空間３３からの空気吸引量と、空気導入溝３５から流入する外部空気の流入量と、のバランスによって決まる。また、マスクＭの自重によりマスクホルダ２６が撓まないように、マスクホルダ２６の厚さｔを、その面密度がマスクＭの面密度より高くなるように選択してもよい。
【００２７】
従って、空間３３内の圧力は、空間３３内の圧力と大気圧との圧力差、または空間３３内の圧力とマスク吸着溝３１との圧力差を、不図示の圧力計で計測しながら、流量計４４、流量調整機構４５または圧力調整機構４６を調整することで所定の圧力に調整可能である。また、空気導入溝３５と吸引機構４０とで上記バランスを図る初期の立ち上げ時を除けば、運用時には、吸引機構４０により空間３３から空気を連続吸引するだけであるので、簡単な機構によって空間３３内の安定した圧力が得られ、これにより、マスクＭの撓みを補正することができる。
【００２８】
さらに、空間３３内の圧力が低下すると、空気導入溝３５を介して外部の空気が空間３３内に流入するので、ブロア４２や負圧補助タンク４３によって空間３３内の空気を連続して吸引し続けても空間３３内の圧力が過度に低下することがなく、マスクＭ及びカバーガラス３２が過度な圧力差によって損傷することはない。 なお、吸引機構４０は、流量計４４を少なくとも一つ有する構成であってもよく、また、流量調整機構４５と圧力調整機構４６のいずれか一方を有する構成であってもよい。
【００２９】
また、マスクフレーム２５は、図３に示すように、複数に分割形成して互いに接近および離間可能に構成してもよい。これにより、マスクＭ（マスクホルダ２６）の大きさに合わせてマスクフレーム２５が短いスパンでマスクホルダ２６を保持することができ、マスクホルダ２６の撓みを補正することができる。この結果、マスクホルダ２６の撓みによる影響も抑制することができ、露光精度がさらに向上する。
【００３０】
また、図４に示すように、マスクステージ１を構成する各部材は、真空吸着によって吸着保持されているので、容易に分解することができる。従って、例えば、マスクＭを不図示のロボットなどでマスクホルダ２６に吸着保持させる際、マスクＭとマスクホルダ２６との干渉によりマスクホルダ２６のマスク保持面（下面）に傷を付けた場合など、分解して該マスク保持面を研磨して補修することが容易となる。
【００３１】
なお、図１に戻って、マスクホルダ２６の上方には、基板Ｗの上面の高さを測定すると共に、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサを構成するマスク側変位センサ２７、及びマスクＭのアライメントマーク（図示せず）と、基板Ｗ側に設けられたアライメントマーク（図示せず）、又はワークステージ２、若しくはマスク基枠２４に設けられた基準アライメントマーク（図示せず）とを撮像する手段としてのアライメントカメラ２８がそれぞれ移動可能に配置されている。また、マスキングアパチャー機構２９は、マスクフレーム２５に保持されたマスクＭ上の任意の範囲の露光光を必要に応じて遮光することで、露光範囲を制限する遮光ブレード（図示せず）を有する。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の近接露光装置ＰＥによれば、マスクステージ１は、マスクＭを下面に真空吸着して保持するマスクホルダ２６と、マスクホルダ２６の上面側に保持されるカバーガラス３２と、マスクホルダ２６、マスクＭ、及びカバーガラス３２によって画成される空間３３内の空気を吸引して該空間３３内を減圧させる吸引機構４０と、減圧された空間３３内に外部から空気を供給する少なくとも１つの空気導入溝３５と、を備える。そして、マスクＭをマスクホルダ２６の下面に真空吸着してマスクＭを保持し、また、吸引機構４０によって空間３３内の圧力を吸引するとともに、空気導入溝３５を介して外部の空気を空間３３に供給することで、空間３３内の圧力を所定の圧力に調整する。 これにより、マスクステージ１は、簡単な構成で、マスクＭの撓みを補正しつつマスクＭを保持することができ、基板Ｗ上にマスクＭのパターンを高精度で露光転写することができる。
【００３３】
また、空気導入溝３５が、カバーガラス３２とマスクホルダ２６との接合部に配置されているので、マスクホルダ２６に僅かな加工を施すだけで、安価且つ簡単に空気導入溝３５を設けることができる。
【００３４】
更に、マスクステージ１は、マスクホルダ２６を下面に真空吸着して保持し、マスク駆動部によって駆動されるマスクフレーム２５を備えるので、マスクフレーム２５とマスクホルダ２６とを容易に分解することができ、マスクホルダ２６が損傷したときの補修作業を簡単に行うことができる。
【００３５】
図５は、第１実施形態の第１変形例であり、マスクフレーム２５は、マスクホルダ２６との接合面に凹部２５ａが形成されている。また、マスクホルダ２６には、凹部２５ａに対向して突起部２６ａが形成されている。そして、マスクフレーム２５にマスクホルダ２６を真空吸着する際、突起部２６ａを凹部２５ａに係合させて吸着することで、位置精度よくマスクフレーム２５をマスクホルダ２６に保持させることができる。
【００３６】
また、マスクホルダ２６に撓みが生じると、マスクホルダ２６とマスクＭとの間に滑が発生してマスクＭの撓み状態が変化する可能性があるが、マスクフレーム２５の凹部２５ａとマスクホルダ２６の突起部２６ａとを係合させることで、マスクホルダ２６の撓みが抑制され、マスクＭに与える影響が低減する。更に、凹部２５ａと突起部２６ａとの係合は、マスクホルダ２６の落下防止装置としても機能する。なお、マスクフレーム２５に凹部２５ａを形成し、マスクホルダ２６に突起部２６ａを形成するようにしたが、逆にマスクフレーム２５に突起部を設け、マスクホルダ２６に凹部を設け、両者を係合するようにしてもよい。
【００３７】
図６は、第１実施形態の第２変形例であり、マスクホルダバックアップ機構の機構説明図である。マスクホルダバックアップ機構６０は、マスクホルダ支持体６１と、駆動機構６２とからなる。マスクホルダ支持体６１の先端には、マスクホルダ２６の下部外周縁部に設けられた傾斜面２６ｂに係合可能な傾斜面であるマスクホルダ受け部６１ａが形成されている。マスクホルダ支持体６１は、マスクフレーム２５の下面に設けられたガイド部材６３によりガイドされて、マスクホルダ２６に接近または離間する方向に移動可能となっている。
【００３８】
駆動機構６２は、エアーシリンダ機構よりなり、マスクホルダ支持体６１が、エアーシリンダ６４のピストンロッド６５に固定されている。そして、エアーシリンダ６４を作動させてピストンロッド６５を伸長させることで、マスクホルダ支持体６１のマスクホルダ受け部６１ａをマスクホルダ２６の傾斜面２６ｂに係合させてマスクホルダ２６を下方から支持し、万一、マスクホルダ吸着溝３０の圧力が変動した場合でも、マスクフレーム２５からマスクホルダ２６が落下することを確実に防止することができる。
【００３９】
なお、マスクホルダ２６に、マスクホルダバックアップ機構６０と同様の機構を有し、マスクＭの下面より下方に突出しないように構成されたマスクバックアップ機構を配置してマスクＭの下面を支持して、マスクＭの落下や撓みを防止するようにしてもよい。
【００４０】
図７（ａ）は第１実施形態の第３変形例のマスクステージの要部拡大断面図であり、マスクホルダ２６の上面に載置されたカバーガラス３２を、所定の位置に保持する保持機構７０を備える。保持機構７０は、マスクホルダ２６の上面に固定された基部７１と、基部７１に設けられたピン７２を中心として回動自在であり、マスクホルダ２６の全周に亘って配設されるガラス押え７３と、を有する。ガラス押え７３は、図中破線で示すように、垂直に立てられた状態でカバーガラス３２をマスクホルダ２６の上面に載置した後、略９０°回動させて水平状態にしてカバーガラス３２の上面を押えることで、カバーガラス３２をマスクホルダ２６の所定の位置に固定する。これにより、カバーガラス３２のズレが防止されて、カバーガラス３２のズレに起因する露光精度への影響が排除される。
【００４１】
図７（ｂ）は第１実施形態の第４変形例のマスクステージの要部拡大断面図であり、保持機構として、カバーガラス３２の周囲とマスクホルダ２６の段部との間には、ゴムなどの弾性体で形成されるパッキン７４が配置されている。これにより、カバーガラス３２はマスクホルダ２６の所定の位置に固定され、カバーガラス３２のズレを防止することができる。 なお、第３及び第４変形例において、空気導入溝３５が確保されるように保持機構７０やパッキン７４が配置されてもよく、或いは、カバーガラス３２の全周に形成された保持機構７０やパッキン７４を迂回するように空気導入溝３５が形成されてもよい。
【００４２】
（第２実施形態） 図８（ａ）は、本発明の第２実施形態のマスクステージの概略構成を示す断面図、（ｂ）は空気導入溝を示す断面図である。なお、本実施形態は、マスクステージの構成において第１実施形態と異なり、その他の部分については、第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００４３】
マスクフレーム２５の下面には、カバーガラス３２の周縁部を吸着するための複数のカバーガラス吸着溝３６が開設されており、カバーガラス３２は、カバーガラス吸着溝３６を介して図示しない真空式吸着装置によりマスクフレーム
２５に真空吸着して保持される。また、マスクフレーム２５の下面には、ボルトなどの締結部材によってマスクホルダ２６がマスクフレーム２５と実質的に一体に固定されている。これにより、マスクフレーム２５、マスクホルダ２６、マスクＭ、及びカバーガラス３２によって空間３３が画成される。
【００４４】
また、図８（ｂ）に示すように、カバーガラス吸着溝３６が開設されていないマスクフレーム２５の辺には、マスクホルダ２６との接合部の一部に、空間３３と外部とを連通する少なくとも一つの空気導入溝（空気導入路）３５が形成されている。マスクホルダ２６の内部で圧力差が生じないように、空気導入溝（空気導入路）３５をマスクホルダ２６の中央部に設ける方が良い。従って、空間３３は、空気導入溝３５の部分を除いて、外部から閉塞された状態となっている。 なお、本実施形態では、空気導入溝３５は、マスクフレーム２５側に形成されているが、マスクホルダ２６側に形成されてもよく、また、空気導入溝３５の数も任意である。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の近接露光装置ＰＥによれば、マスクステージ１は、マスクホルダ２６が下面に取り付けられると共にカバーガラス３２を下面に真空吸着して保持するマスクフレーム２５を備え、マスクフレーム２５、マスクホルダ２６、マスクＭ、及びカバーガラス３２によって画成された空間３３は、マスクフレーム２５とマスクホルダ２６との接合部に設けられた空気導入溝３５によって外部と連通するので、図２に示す第１実施形態の近接露光装置ＰＥと同様に効果を奏する。
【００４６】
図９は、第２実施形態の変形例のマスクステージの概略構成であり、図８（ａ）相当の断面図である。本変形例のマスクステージ１は、真空吸着して保持されるカバーガラス３２とマスクフレーム２５との接合部において、カバーガラス吸着溝３６より外側にＯリングなどのシール部材３７が配設されて、エア漏れが防止されている。なお、不図示の空気導入溝は、図８（ｂ）と同様に、カバーガラス吸着溝３６が開設されていないマスクフレーム２５の辺において、マスクフレーム２５とマスクホルダ２６との接合部の一部に形成されている。
【００４７】
尚、本発明は、前述した各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。 なお、本発明の空気導入路は、上記実施形態では、空気導入溝３５によって構成されているが、これに限らず、例えば、空間３３と外部とを連通する貫通孔をマスクホルダ２６やカバーガラス３２に形成することで構成されてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
Ｍ マスクＰＥ 近接露光装置Ｗ 基板１ マスクステージ２ ワークステージ（基板ステージ）３ 照射手段２５ マスクフレーム２５ａ 凹部２６ マスクホルダ２６ａ 突起部３２ カバーガラス３３ 空間３５ 空気導入溝（空気導入路）４０ 吸引機構６０ マスクホルダバックアップ機構７０ 保持機構７３ ガラス押え（保持機構）７４ パッキン（保持機構）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接露光装置及び近接露光方法に関し、より詳細には、例えば液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイ等の基板上にマスクのパターンを露光転写するのに好適な近接露光装置及び近接露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近接露光は、表面に感光剤を塗布した透光性の基板（被露光材）を露光装置のワークステージ上に保持すると共に、該基板をマスクステージのマスクホルダに保持されたマスクに接近させて両者のギャップを、例えば数１０μｍ〜数１００μｍにし、マスクの基板と反対側から照射装置によって露光用の光をマスクに向けて照射することによりマスクに描かれたパターンを基板上に露光転写するようにしたものである。
【０００３】
ところで、近接露光には、マスクを基板と同じ大きさにして一括で露光する方式があるが、このような方式では、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合にマスクが大型化し、マスクの撓みによるパターン精度への影響やコスト面等で問題が生じる。このような事情から、従来においては、大型基板上にマスクのパターンを露光転写する場合には、基板より小さいマスクを用い、ワークステージをマスクに対してステップ移動させてステップ毎にマスクを基板に近接配置した状態でパターン露光光を照射し、これにより、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写する、所謂ステップ式の近接露光方式が用いられる場合がある。
【０００４】
マスクの撓みは露光精度に与える影響が大きく、特に、大型マスクにおいては、マスクの撓みが大きくなる傾向があり、極力、撓みを小さくすることが望ましい。従来、マスクの撓みを補正するマスク保持装置としては、マスクホルダに形成したマスク吸着路を介してマスクを吸着保持すると共に、マスクとマスクホルダと上蓋で構成された空間にエアー吸引路、及びエアー導入路を接続して、該空間内の圧力をマスクの自重と釣り合う圧力に調整してマスクを重力方向と反対方向へ撓ませてマスクの自重撓みをキャンセルするようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、マスクと透明板と枠状体に囲まれた空間に、排気装置に接続された排気管、及び空気導入装置に接続された導入管を接続して該空間内の空気を排出し、また空気を導入して、マスクの撓みを補正するようにした露光装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。また、マスクを真空吸着する真空吸着枠の枠内に透明板ガラスを固定配置し、透明板ガラスとマスクとの間の空気を真空吸引することにより、真空吸着枠及び透明板ガラスによってマスクを真空吸着し、マスクの保持力を向上させてマスクのずれを防止したものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７７９００号公報
【特許文献２】特開平８−８２９１９号公報
【特許文献３】特開２００６−９３６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１によると、エアー導入路から供給されるエアーは、マスクホルダとマスクの接合面を介してエアー吸引路、及びマスク吸着路へ供給されるため、接合面からは僅かなエアーしか供給されない。そのため、すぐに、上蓋とマスクがマスクホルダ内部側へ撓み、マスク及び上蓋が折損する可能性がある。また、特許文献２は、排気装置に接続された排気管、及び空気導入装置に接続された導入管を空間に接続して空気を排出し、また導入して空間内の圧力を制御するため、真空発生装置周辺に多くの制御装置が必要となる。また、ゴムパットを用いてマスクを枠状体に取り付けているため、コスト高になる虞がある。特許文献３によると、外部から空気を導入する機構がなく、空間内が過剰に負圧となってマスク及び透明板ガラスが損傷する虞がある。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、マスクの撓みを補正しつつマスクを保持することができ、高精度で露光転写することができる近接露光装置及び近接露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。（１） 被露光材としての基板を保持する基板ステージと、 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスクステージと、 前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、を備え、前記マスクと前記基板とを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光装置であって、 前記マスクステージは、 前記マスクを下面に真空吸着して保持するマスクホルダと、 前記マスクホルダの上面側に保持されるカバーガラスと、 少なくとも前記マスクホルダ、前記マスク、及び前記カバーガラスによって画成される空間内の空気を吸引して該空間内を減圧させる吸引機構と、 減圧された前記空間内に外部から空気を供給する少なくとも１つの空気導入路と、を備えることを特徴とする近接露光装置。（２） 前記空気導入路は、前記カバーガラスと前記マスクホルダとの接合部に配置される空気導入溝であることを特徴とする上記（１）に記載の近接露光装置。（３） 前記マスクステージは、前記マスクホルダを下面に真空吸着して保持し、マスク駆動部によって駆動されるマスクフレームをさらに備えることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の近接露光装置。（４） 前記マスクホルダは、上面に突起部または凹部を備え、 前記マスクフレームは、下面に凹部または突起部を備え、 前記マスクホルダの前記突起部または凹部が、前記マスクフレームの前記凹部または突起部と係合して、前記マスクホルダが前記マスクフレームの下面に保持されることを特徴とする上記（３）に記載の近接露光装置。（５） 前記マスクフレームは、前記マスクホルダを支持して前記マスクホルダの前記マスクフレームからの落下を防止するマスクホルダバックアップ機構をさらに備えることを特徴とする上記（３）又は（４）に記載の近接露光装置。(６）前記マスクホルダは、前記マスクホルダの所定の位置に前記カバーガラスを保持する保持機構を備えることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の近接露光装置。(７）前記マスクホルダは、その面密度をマスクＭの面密度より高くなるように選択することを特徴とする（６）に記載の近接露光装置。（８） 前記マスクステージは、前記マスクホルダが下面に取り付けられると共に、前記カバーガラスを下面に真空吸着して保持するマスクフレームを備え、 前記空間は、前記マスクフレーム、前記マスクホルダ、前記マスク、及び前記カバーガラスによって画成され、 前記空気導入路は、前記マスクフレームと前記マスクホルダとの接合部に配置される空気導入溝であることを特徴とする上記（１）に記載の近接露光装置。（９）前記空気導入路は、マスクホルダの中央部に備えられていることを特徴とする（８）に記載の近接露光装置。（１０） 上記（１）〜（９）のいずれかの近接露光装置を用いて、前記マスクと前記基板とを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光方法であって、 前記マスクを前記マスクホルダの下面に真空吸着して前記マスクを保持する工程と、 前記吸引機構によって前記空間内の圧力を吸引するとともに、前記空気導入路を介して前記外部の空気を前記空間に供給することで、前記空間内の圧力を所定の圧力に調整する工程と、を有することを特徴とする近接露光方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の近接露光装置及び近接露光方法によれば、マスクステージは、マスクを下面に真空吸着して保持するマスクホルダと、マスクホルダの上面側に保持されるカバーガラスと、少なくともマスクホルダ、マスク、及びカバーガラスによって画成される空間内の空気を吸引して該空間内を減圧させる吸引機構と、減圧された空間内に外部から空気を供給する少なくとも１つの空気導入路と、を備える。そして、マスクをマスクホルダの下面に真空吸着してマスクを保持し、また、吸引機構によって空間内の圧力を吸引するとともに、空気導入路を介して外部の空気を空間に供給することで、空間内の圧力を所定の圧力に調整する。これにより、マスクステージは、比較的簡単な構成で、マスクの撓みを補正しつつマスクを保持することができ、基板上にマスクのパターンを高精度で露光転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る第１実施形態の近接露光装置を説明するための部分破断正面図である。
【図２】図１に示すマスクステージの概略構成を示す断面図である。
【図３】マスクフレームが短いスパンでマスクホルダを保持するマスクステージの断面図である。
【図４】図２に示すマスクステージを分解して示す断面図である。
【図５】第１実施形態の近接露光装置の第１変形例であり、マスクフレームの凹部にマスクホルダの突起部が係合する状態を示すマスクステージの要部断面図である。
【図６】第１実施形態の近接露光装置の第２変形例であり、マスクホルダバックアップ機構の機構説明図である。
【図７】（ａ）は第１実施形態の第３変形例のマスクステージの要部拡大断面図、（ｂ）は第４変形例のマスクステージの要部拡大断面図である。
【図８】（ａ）は本発明に係る第２実施形態のマスクステージの概略構成を示す断面図、（ｂ）はマスクフレームとマスクホルダとの接合部に形成された空気導入溝を示す断面図である。
【図９】第２実施形態の変形例のマスクステージの概略構成を示す図８（ａ）相当の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る近接露光装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。（第１実施形態） 図１は本発明の第１実施形態である近接露光装置の部分破断正面図である。図１に示すように、近接露光装置ＰＥは、被露光材としての基板Ｗより小さいマスクＭを用い、マスクＭをマスクステージ１で保持すると共に、基板Ｗをワークステージ２で保持し、マスクＭと基板Ｗとを近接させて所定の露光ギャップで対向配置した状態で、照射手段３からパターン露光用の光をマスクＭに向けて照射することにより、マスクＭのパターンを基板Ｗ上に露光転写する。また、ワークステージ２をマスクＭに対してＸ軸方向とＹ軸方向の二軸方向にステップ移動させて、ステップ毎に露光転写が行われる。
【００１２】
ワークステージ２をＸ軸方向にステップ移動させるため、装置ベース４上には、第１ステージであるＸ軸送り台５ａをＸ軸方向にステップ移動させるＸ軸ステージ送り機構５が設置されている。Ｘ軸ステージ送り機構５のＸ軸送り台５ａ上には、ワークステージ２をＹ軸方向にステップ移動させるため、第２ステージであるＹ軸送り台６ａをＹ軸方向にステップ移動させるＹ軸ステージ送り機構６が設置されている。Ｙ軸ステージ送り機構６のＹ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２が設置されている。ワークステージ２の上面には、基板Ｗがワークチャック等で真空吸引された状態で保持される。また、ワークステージ２の側部には、マスクＭの下面高さを測定するための基板側変位センサ１５が配設されている。従って、基板側変位センサ１５は、ワークステージ２と共にＸ、Ｙ軸方向に移動可能である。
【００１３】
装置ベース４上には、複数（図に示す実施形態では４本）のＸ軸リニアガイドのガイドレール５１がＸ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５１には、Ｘ軸送り台５ａの下面に固定されたスライダ５２が跨架されている。これにより、Ｘ軸送り台５ａは、Ｘ軸ステージ送り機構５の第１リニアモータ２０で駆動され、ガイドレール５１に沿ってＸ軸方向に往復移動可能である。また、Ｘ軸送り台５ａ上には、複数のＹ軸リニアガイドのガイドレール５３がＹ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５３には、Ｙ軸送り台６ａの下面に固定されたスライダ５４が跨架されている。これにより、Ｙ軸送り台６ａは、Ｙ軸ステージ送り機構６の第２リニアモータ２１で駆動され、ガイドレール５３に沿ってＹ軸方向に往復移動可能である。
【００１４】
Ｙ軸ステージ送り機構６とワークステージ２の間には、ワークステージ２を上下方向に移動させるため、比較的位置決め分解能は粗いが移動ストローク及び移動速度が大きな上下粗動装置７と、上下粗動装置７と比べて高分解能での位置決めが可能でワークステージ２を上下に微動させてマスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを所定量に微調整する上下微動装置８が設置されている。
【００１５】
上下粗動装置７は後述の微動ステージ６ｂに設けられた適宜の駆動機構によりワークステージ２を微動ステージ６ｂに対して上下動させる。ワークステージ２の底面の４箇所に固定されたステージ粗動軸１４は、微動ステージ６ｂに固定された直動ベアリング１４ａに係合し、微動ステージ６ｂに対し上下方向に案内される。なお、上下粗動装置７は、分解能が低くても、繰り返し位置決め精度が高いことが望ましい。
【００１６】
上下微動装置８は、Ｙ軸送り台６ａに固定された固定台９と、固定台９にその内端側を斜め下方に傾斜させた状態で取り付けられたリニアガイドの案内レール１０とを備えており、該案内レール１０に跨架されたスライダ１１を介して案内レール１０に沿って往復移動するスライド体１２にボールねじのナット（図示せず）が連結されると共に、スライド体１２の上端面は微動ステージ６ｂに固定されたフランジ１２ａに対して水平方向に摺動自在に接している。
【００１７】
そして、固定台９に取り付けられたモータ１７によってボールねじのねじ軸を回転駆動させると、ナット、スライダ１１及びスライド体１２が一体となって案内レール１０に沿って斜め方向に移動し、これにより、フランジ１２ａが上下微動する。 なお、上下微動装置８は、モータ１７とボールねじによってスライド体１２を駆動する代わりに、リニアモータによってスライド体１２を駆動するようにしてもよい。
【００１８】
この上下微動装置８は、Ｚ軸送り台６ａのＹ軸方向の一端側（図１の左端側）に１台、他端側に２台、合計３台設置されてそれぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置８は、後述するマスク側変位センサ２７を構成するギャップセンサによる複数箇所でのマスクＭと基板Ｗとのギャップ量の計測結果に基づき、３箇所のフランジ１２ａの高さを独立に微調整してワークステージ２の高さ及び傾きを微調整する。 なお、上下微動装置８によってワークステージ２の高さを十分に調整できる場合には、上下粗動装置７を省略してもよい。
【００１９】
また、Ｙ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２のＹ方向の位置を検出するＹ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９と、ワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸レーザ干渉計に対向するバーミラー（共に図示せず）とが設置されている。Ｙ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９は、Ｙ軸送り台６ａの一側でＸ軸方向に沿って配置されており、Ｘ軸レーザ干渉計に対向するバーミラーは、Ｙ軸送り台６ａの一端側でＹ軸方向に沿って配置されている。
【００２０】
Ｙ軸レーザ干渉計１８及びＸ軸レーザ干渉計は、それぞれ常に対応するバーミラーに対向するように配置されて装置ベース４に支持されている。なお、Ｙ軸レーザ干渉計１８は、Ｘ軸方向に離間して２台設置されている。２台のＹ軸レーザ干渉計１８により、バーミラー１９を介してＹ軸送り台６ａ、ひいてはワークステージ２のＹ軸方向の位置及びヨーイング誤差を検出する。また、Ｘ軸レーザ干渉計により、対向するバーミラーを介してＸ軸送り台５ａ、ひいてはワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出する。
【００２１】
図２も参照して、マスクステージ１は、略長方形状の枠体からなるマスク基枠２４と、該マスク基枠２４の中央部開口にギャップを介して挿入されてＸ，Ｙ，θ方向（Ｘ，Ｙ平面内）に移動可能に支持されたマスクフレーム２５とを備えており、マスク基枠２４は装置ベース４から突設された支柱４ａによってワークステージ２の上方の定位置に保持されている。
【００２２】
マスクフレーム２５の中央部開口の下面には、枠状のマスクホルダ２６が設けられている。即ち、マスクフレーム２５の下面には、図示しない真空式吸着装置に接続される複数のマスクホルダ吸着溝３０が設けられており、マスクホルダ２６が複数のマスクホルダ吸着溝３０を介してマスクフレーム２５に吸着保持される。
【００２３】
マスクホルダ２６の下面には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数のマスク吸着溝３１が開設されており、マスクＭは、マスク吸着溝３１を介して図示しない真空式吸着装置によりマスクホルダ２６の下面に着脱自在に保持される。また、マスクホルダ２６の上面には、マスクホルダ２６の開口を覆うようにカバーガラス３２が載置される。これにより、マスクホルダ２６、マスクＭ、及びカバーガラス３２によって空間３３が画成される。
【００２４】
マスクホルダ２６には、空間３３に連通する吸引路３４が形成されており、該吸引路３４が吸引機構４０に接続されている。更に、マスクホルダ２６の上面には、載置されたカバーガラス３２と接触する接合部の一部に、空間３３と外部とを連通する少なくとも一つ（本実施形態では、複数）の空気導入溝（空気導入路）３５が形成されている。従って、空間３３は、空気導入溝３５の部分を除いて、外部から閉塞された状態となっている。 なお、図２では、マスク吸着溝３１、吸引路３４、空気導入溝３５を同一断面に示しているが、これに限らず、吸引路３４、空気導入溝３５は、上面視で所望の位置に形成することができる。例えば、吸引路３４は、空間３３をマスクホルダ２６の外部と連通する構成であれば、任意の位置に形成されればよい。また、空気導入溝３５の寸法、即ち、空気導入溝３５とカバーガラス３２とによって形成される断面寸法は、吸引機構４０によって十分に圧力調整可能な大きさに設定されている。
【００２５】
吸引機構４０は、接続パイプ４１を介して空間３３に接続されて空間３３内の空気を吸引するブロア４２及び負圧補助タンク４３を備える。接続パイプ４１の途中には、流量計４４、流量調整機構４５、及び圧力調整機構４６が設けられており、これらを用いて空間３３の圧力を所定の圧力に調整する。
【００２６】
具体的には、流量調整機構４５や圧力調整機構４６を調整して、ブロア４２や負圧補助タンク４３によって空間３３内の空気を吸引して該空間３３内の圧力を減圧することにより、自重によって下方に撓もうとするマスクＭの撓みが補正される。また、空間３３内の減圧に伴って外部の空気が空気導入溝３５を介して空間３３内に流入するので、空間３３内の圧力は、ブロア４２や負圧補助タンク４３による空間３３からの空気吸引量と、空気導入溝３５から流入する外部空気の流入量と、のバランスによって決まる。また、マスクＭの自重によりマスクホルダ２６が撓まないように、マスクホルダ２６の厚さｔを、その面密度がマスクＭの面密度より高くなるように選択してもよい。
【００２７】
従って、空間３３内の圧力は、空間３３内の圧力と大気圧との圧力差、または空間３３内の圧力とマスク吸着溝３１との圧力差を、不図示の圧力計で計測しながら、流量計４４、流量調整機構４５または圧力調整機構４６を調整することで所定の圧力に調整可能である。また、空気導入溝３５と吸引機構４０とで上記バランスを図る初期の立ち上げ時を除けば、運用時には、吸引機構４０により空間３３から空気を連続吸引するだけであるので、簡単な機構によって空間３３内の安定した圧力が得られ、これにより、マスクＭの撓みを補正することができる。
【００２８】
さらに、空間３３内の圧力が低下すると、空気導入溝３５を介して外部の空気が空間３３内に流入するので、ブロア４２や負圧補助タンク４３によって空間３３内の空気を連続して吸引し続けても空間３３内の圧力が過度に低下することがなく、マスクＭ及びカバーガラス３２が過度な圧力差によって損傷することはない。 なお、吸引機構４０は、流量計４４を少なくとも一つ有する構成であってもよく、また、流量調整機構４５と圧力調整機構４６のいずれか一方を有する構成であってもよい。
【００２９】
また、マスクフレーム２５は、図３に示すように、複数に分割形成して互いに接近および離間可能に構成してもよい。これにより、マスクＭ（マスクホルダ２６）の大きさに合わせてマスクフレーム２５が短いスパンでマスクホルダ２６を保持することができ、マスクホルダ２６の撓みを補正することができる。この結果、マスクホルダ２６の撓みによる影響も抑制することができ、露光精度がさらに向上する。
【００３０】
また、図４に示すように、マスクステージ１を構成する各部材は、真空吸着によって吸着保持されているので、容易に分解することができる。従って、例えば、マスクＭを不図示のロボットなどでマスクホルダ２６に吸着保持させる際、マスクＭとマスクホルダ２６との干渉によりマスクホルダ２６のマスク保持面（下面）に傷を付けた場合など、分解して該マスク保持面を研磨して補修することが容易となる。
【００３１】
なお、図１に戻って、マスクホルダ２６の上方には、基板Ｗの上面の高さを測定すると共に、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサを構成するマスク側変位センサ２７、及びマスクＭのアライメントマーク（図示せず）と、基板Ｗ側に設けられたアライメントマーク（図示せず）、又はワークステージ２、若しくはマスク基枠２４に設けられた基準アライメントマーク（図示せず）とを撮像する手段としてのアライメントカメラ２８がそれぞれ移動可能に配置されている。また、マスキングアパチャー機構２９は、マスクフレーム２５に保持されたマスクＭ上の任意の範囲の露光光を必要に応じて遮光することで、露光範囲を制限する遮光ブレード（図示せず）を有する。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の近接露光装置ＰＥによれば、マスクステージ１は、マスクＭを下面に真空吸着して保持するマスクホルダ２６と、マスクホルダ２６の上面側に保持されるカバーガラス３２と、マスクホルダ２６、マスクＭ、及びカバーガラス３２によって画成される空間３３内の空気を吸引して該空間３３内を減圧させる吸引機構４０と、減圧された空間３３内に外部から空気を供給する少なくとも１つの空気導入溝３５と、を備える。そして、マスクＭをマスクホルダ２６の下面に真空吸着してマスクＭを保持し、また、吸引機構４０によって空間３３内の圧力を吸引するとともに、空気導入溝３５を介して外部の空気を空間３３に供給することで、空間３３内の圧力を所定の圧力に調整する。 これにより、マスクステージ１は、簡単な構成で、マスクＭの撓みを補正しつつマスクＭを保持することができ、基板Ｗ上にマスクＭのパターンを高精度で露光転写することができる。
【００３３】
また、空気導入溝３５が、カバーガラス３２とマスクホルダ２６との接合部に配置されているので、マスクホルダ２６に僅かな加工を施すだけで、安価且つ簡単に空気導入溝３５を設けることができる。
【００３４】
更に、マスクステージ１は、マスクホルダ２６を下面に真空吸着して保持し、マスク駆動部によって駆動されるマスクフレーム２５を備えるので、マスクフレーム２５とマスクホルダ２６とを容易に分解することができ、マスクホルダ２６が損傷したときの補修作業を簡単に行うことができる。
【００３５】
図５は、第１実施形態の第１変形例であり、マスクフレーム２５は、マスクホルダ２６との接合面に凹部２５ａが形成されている。また、マスクホルダ２６には、凹部２５ａに対向して突起部２６ａが形成されている。そして、マスクフレーム２５にマスクホルダ２６を真空吸着する際、突起部２６ａを凹部２５ａに係合させて吸着することで、位置精度よくマスクフレーム２５をマスクホルダ２６に保持させることができる。
【００３６】
また、マスクホルダ２６に撓みが生じると、マスクホルダ２６とマスクＭとの間に滑が発生してマスクＭの撓み状態が変化する可能性があるが、マスクフレーム２５の凹部２５ａとマスクホルダ２６の突起部２６ａとを係合させることで、マスクホルダ２６の撓みが抑制され、マスクＭに与える影響が低減する。更に、凹部２５ａと突起部２６ａとの係合は、マスクホルダ２６の落下防止装置としても機能する。なお、マスクフレーム２５に凹部２５ａを形成し、マスクホルダ２６に突起部２６ａを形成するようにしたが、逆にマスクフレーム２５に突起部を設け、マスクホルダ２６に凹部を設け、両者を係合するようにしてもよい。
【００３７】
図６は、第１実施形態の第２変形例であり、マスクホルダバックアップ機構の機構説明図である。マスクホルダバックアップ機構６０は、マスクホルダ支持体６１と、駆動機構６２とからなる。マスクホルダ支持体６１の先端には、マスクホルダ２６の下部外周縁部に設けられた傾斜面２６ｂに係合可能な傾斜面であるマスクホルダ受け部６１ａが形成されている。マスクホルダ支持体６１は、マスクフレーム２５の下面に設けられたガイド部材６３によりガイドされて、マスクホルダ２６に接近または離間する方向に移動可能となっている。
【００３８】
駆動機構６２は、エアーシリンダ機構よりなり、マスクホルダ支持体６１が、エアーシリンダ６４のピストンロッド６５に固定されている。そして、エアーシリンダ６４を作動させてピストンロッド６５を伸長させることで、マスクホルダ支持体６１のマスクホルダ受け部６１ａをマスクホルダ２６の傾斜面２６ｂに係合させてマスクホルダ２６を下方から支持し、万一、マスクホルダ吸着溝３０の圧力が変動した場合でも、マスクフレーム２５からマスクホルダ２６が落下することを確実に防止することができる。
【００３９】
なお、マスクホルダ２６に、マスクホルダバックアップ機構６０と同様の機構を有し、マスクＭの下面より下方に突出しないように構成されたマスクバックアップ機構を配置してマスクＭの下面を支持して、マスクＭの落下や撓みを防止するようにしてもよい。
【００４０】
図７（ａ）は第１実施形態の第３変形例のマスクステージの要部拡大断面図であり、マスクホルダ２６の上面に載置されたカバーガラス３２を、所定の位置に保持する保持機構７０を備える。保持機構７０は、マスクホルダ２６の上面に固定された基部７１と、基部７１に設けられたピン７２を中心として回動自在であり、マスクホルダ２６の全周に亘って配設されるガラス押え７３と、を有する。ガラス押え７３は、図中破線で示すように、垂直に立てられた状態でカバーガラス３２をマスクホルダ２６の上面に載置した後、略９０°回動させて水平状態にしてカバーガラス３２の上面を押えることで、カバーガラス３２をマスクホルダ２６の所定の位置に固定する。これにより、カバーガラス３２のズレが防止されて、カバーガラス３２のズレに起因する露光精度への影響が排除される。
【００４１】
図７（ｂ）は第１実施形態の第４変形例のマスクステージの要部拡大断面図であり、保持機構として、カバーガラス３２の周囲とマスクホルダ２６の段部との間には、ゴムなどの弾性体で形成されるパッキン７４が配置されている。これにより、カバーガラス３２はマスクホルダ２６の所定の位置に固定され、カバーガラス３２のズレを防止することができる。 なお、第３及び第４変形例において、空気導入溝３５が確保されるように保持機構７０やパッキン７４が配置されてもよく、或いは、カバーガラス３２の全周に形成された保持機構７０やパッキン７４を迂回するように空気導入溝３５が形成されてもよい。
【００４２】
（第２実施形態） 図８（ａ）は、本発明の第２実施形態のマスクステージの概略構成を示す断面図、（ｂ）は空気導入溝を示す断面図である。なお、本実施形態は、マスクステージの構成において第１実施形態と異なり、その他の部分については、第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００４３】
マスクフレーム２５の下面には、カバーガラス３２の周縁部を吸着するための複数のカバーガラス吸着溝３６が開設されており、カバーガラス３２は、カバーガラス吸着溝３６を介して図示しない真空式吸着装置によりマスクフレーム
２５に真空吸着して保持される。また、マスクフレーム２５の下面には、ボルトなどの締結部材によってマスクホルダ２６がマスクフレーム２５と実質的に一体に固定されている。これにより、マスクフレーム２５、マスクホルダ２６、マスクＭ、及びカバーガラス３２によって空間３３が画成される。
【００４４】
また、図８（ｂ）に示すように、カバーガラス吸着溝３６が開設されていないマスクフレーム２５の辺には、マスクホルダ２６との接合部の一部に、空間３３と外部とを連通する少なくとも一つの空気導入溝（空気導入路）３５が形成されている。マスクホルダ２６の内部で圧力差が生じないように、空気導入溝（空気導入路）３５をマスクホルダ２６の中央部に設ける方が良い。従って、空間３３は、空気導入溝３５の部分を除いて、外部から閉塞された状態となっている。 なお、本実施形態では、空気導入溝３５は、マスクフレーム２５側に形成されているが、マスクホルダ２６側に形成されてもよく、また、空気導入溝３５の数も任意である。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の近接露光装置ＰＥによれば、マスクステージ１は、マスクホルダ２６が下面に取り付けられると共にカバーガラス３２を下面に真空吸着して保持するマスクフレーム２５を備え、マスクフレーム２５、マスクホルダ２６、マスクＭ、及びカバーガラス３２によって画成された空間３３は、マスクフレーム２５とマスクホルダ２６との接合部に設けられた空気導入溝３５によって外部と連通するので、図２に示す第１実施形態の近接露光装置ＰＥと同様に効果を奏する。
【００４６】
図９は、第２実施形態の変形例のマスクステージの概略構成であり、図８（ａ）相当の断面図である。本変形例のマスクステージ１は、真空吸着して保持されるカバーガラス３２とマスクフレーム２５との接合部において、カバーガラス吸着溝３６より外側にＯリングなどのシール部材３７が配設されて、エア漏れが防止されている。なお、不図示の空気導入溝は、図８（ｂ）と同様に、カバーガラス吸着溝３６が開設されていないマスクフレーム２５の辺において、マスクフレーム２５とマスクホルダ２６との接合部の一部に形成されている。
【００４７】
尚、本発明は、前述した各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。 なお、本発明の空気導入路は、上記実施形態では、空気導入溝３５によって構成されているが、これに限らず、例えば、空間３３と外部とを連通する貫通孔をマスクホルダ２６やカバーガラス３２に形成することで構成されてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
Ｍ マスクＰＥ 近接露光装置Ｗ 基板１ マスクステージ２ ワークステージ（基板ステージ）３ 照射手段２５ マスクフレーム２５ａ 凹部２６ マスクホルダ２６ａ 突起部３２ カバーガラス３３ 空間３５ 空気導入溝（空気導入路）４０ 吸引機構６０ マスクホルダバックアップ機構７０ 保持機構７３ ガラス押え（保持機構）７４ パッキン（保持機構）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光材としての基板を保持する基板ステージと、 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスクステージと、 前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、を備え、前記マスクと前記基板とを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光装置であって、 前記マスクステージは、 前記マスクを下面に真空吸着して保持するマスクホルダと、 前記マスクホルダの上面側に保持されるカバーガラスと、 少なくとも前記マスクホルダ、前記マスク、及び前記カバーガラスによって画成される空間内の空気を吸引して該空間内を減圧させる吸引機構と、 減圧された前記空間内に外部から空気を供給する少なくとも１つの空気導入路と、を備えることを特徴とする近接露光装置。
【請求項２】
前記空気導入路は、前記カバーガラスと前記マスクホルダとの接合部に配置される空気導入溝であることを特徴とする請求項１に記載の近接露光装置。
【請求項３】
前記マスクステージは、前記マスクホルダを下面に真空吸着して保持し、マスク駆動部によって駆動されるマスクフレームをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の近接露光装置。
【請求項４】
前記マスクホルダは、上面に突起部または凹部を備え、 前記マスクフレームは、下面に凹部または突起部を備え、 前記マスクホルダの前記突起部または凹部が、前記マスクフレームの前記凹部または突起部と係合して、前記マスクホルダが前記マスクフレームの下面に保持されることを特徴とする請求項３に記載の近接露光装置。
【請求項５】
前記マスクフレームは、前記マスクホルダを支持して前記マスクホルダの前記マスクフレームからの落下を防止するマスクホルダバックアップ機構をさらに備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の近接露光装置。
【請求項６】
前記マスクホルダは、前記マスクホルダの所定の位置に前記カバーガラスを保持する保持機構を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の近接露光装置。
【請求項７】
前記マスクホルダは、その面密度をマスクＭの面密度より高くなるように選択することを特徴とする請求項６に記載の近接露光装置。
【請求項８】
前記マスクステージは、前記マスクホルダが下面に取り付けられると共に、前記カバーガラスを下面に真空吸着して保持するマスクフレームを備え、 前記空間は、前記マスクフレーム、前記マスクホルダ、前記マスク、及び前記カバーガラスによって画成され、 前記空気導入路は、前記マスクフレームと前記マスクホルダとの接合部に配置される空気導入溝であることを特徴とする請求項１に記載の近接露光装置。
【請求項９】
前記空気導入路は、マスクホルダの中央部に備えられていることを特徴とする請求項８に記載の近接露光装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の近接露光装置を用いて、前記マスクと前記基板とを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光方法であって、 前記マスクを前記マスクホルダの下面に真空吸着して前記マスクを保持する工程と、 前記吸引機構によって前記空間内の圧力を吸引するとともに、前記空気導入路を介して前記外部の空気を前記空間に供給することで、前記空間内の圧力を所定の圧力に調整する工程と、を有することを特徴とする近接露光方法。
【請求項１】
被露光材としての基板を保持する基板ステージと、 露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスクステージと、 前記基板に対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照射手段と、を備え、前記マスクと前記基板とを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光装置であって、 前記マスクステージは、 前記マスクを下面に真空吸着して保持するマスクホルダと、 前記マスクホルダの上面側に保持されるカバーガラスと、 少なくとも前記マスクホルダ、前記マスク、及び前記カバーガラスによって画成される空間内の空気を吸引して該空間内を減圧させる吸引機構と、 減圧された前記空間内に外部から空気を供給する少なくとも１つの空気導入路と、を備えることを特徴とする近接露光装置。
【請求項２】
前記空気導入路は、前記カバーガラスと前記マスクホルダとの接合部に配置される空気導入溝であることを特徴とする請求項１に記載の近接露光装置。
【請求項３】
前記マスクステージは、前記マスクホルダを下面に真空吸着して保持し、マスク駆動部によって駆動されるマスクフレームをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の近接露光装置。
【請求項４】
前記マスクホルダは、上面に突起部または凹部を備え、 前記マスクフレームは、下面に凹部または突起部を備え、 前記マスクホルダの前記突起部または凹部が、前記マスクフレームの前記凹部または突起部と係合して、前記マスクホルダが前記マスクフレームの下面に保持されることを特徴とする請求項３に記載の近接露光装置。
【請求項５】
前記マスクフレームは、前記マスクホルダを支持して前記マスクホルダの前記マスクフレームからの落下を防止するマスクホルダバックアップ機構をさらに備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の近接露光装置。
【請求項６】
前記マスクホルダは、前記マスクホルダの所定の位置に前記カバーガラスを保持する保持機構を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の近接露光装置。
【請求項７】
前記マスクホルダは、その面密度をマスクＭの面密度より高くなるように選択することを特徴とする請求項６に記載の近接露光装置。
【請求項８】
前記マスクステージは、前記マスクホルダが下面に取り付けられると共に、前記カバーガラスを下面に真空吸着して保持するマスクフレームを備え、 前記空間は、前記マスクフレーム、前記マスクホルダ、前記マスク、及び前記カバーガラスによって画成され、 前記空気導入路は、前記マスクフレームと前記マスクホルダとの接合部に配置される空気導入溝であることを特徴とする請求項１に記載の近接露光装置。
【請求項９】
前記空気導入路は、マスクホルダの中央部に備えられていることを特徴とする請求項８に記載の近接露光装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の近接露光装置を用いて、前記マスクと前記基板とを近接して所定の露光ギャップで対向配置した状態で、前記基板上に前記マスクのパターンを露光転写する近接露光方法であって、 前記マスクを前記マスクホルダの下面に真空吸着して前記マスクを保持する工程と、 前記吸引機構によって前記空間内の圧力を吸引するとともに、前記空気導入路を介して前記外部の空気を前記空間に供給することで、前記空間内の圧力を所定の圧力に調整する工程と、を有することを特徴とする近接露光方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５４３４３（Ｐ２０１３−５４３４３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５８２０４（Ｐ２０１２−１５８２０４）
【出願日】平成２４年７月１６日（２０１２．７．１６）
【出願人】（３１１０１１４４９）ＮＳＫテクノロジー株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１６日（２０１２．７．１６）
【出願人】（３１１０１１４４９）ＮＳＫテクノロジー株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
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